中心频率可调的高线性度带通滤波器设计

0 引言

　　常见的片内滤波器的设计带宽都上兆赫兹，而几十千赫兹带宽的滤波器大多采用片外无源器件来实现。原因是低频滤波器的时间常数巨大，在芯片内占据大量的芯片面积。

　　在片内实现巨大时间常数的通常办法是采取大电阻小电容结合方式。因为大电阻可利用开关电容技术来实现。以前采用开关电容技术实现的滤波器有两个明显缺陷：其一是开关电容在信号通路中会引入大量噪声，从而直接导致滤波器的线性度不高；其二是开关电容的时钟频率必须和后续的ADC频率严格一致，否则会导致丢码。

　　本文仍采用开关电容技术，但不放在信号通路中，而是将其放到控制电路中。其主通路中的电阻采用R-MOS结构，阻值可由控制电路精确调节。这样既利用了开关电容可精确实现大电阻的功能，也消除了前面提到的2个缺陷，故可实现连续时间滤波器较高的线性度。

　　1 滤波器结构

　　该滤波器的整体结构如图l所示。图中，，，整体结构共3级，每一级为High-Q Opamp-R-C的二阶带通滤波器，通过级联形成一个6阶的Chebvshev I型滤波器。滤波器的整体传递函数如下：

　　由于该电阻的值随PVT的变化很大，因此，为了使滤波器的频响特性不受PVT变化的影响，则要求电阻值不随PVT变化。为此，需要讨论如何保证电阻值不随PVT改变而改变。

　　2 精确电阻处理

　　精确电阻由控制电路部分实现，其控制电路结构如图2所示。其中开关S1和S2可由两相不交叠时钟φ1和φ2分别控制，以对电容进行周期性充放电，从而使等效电阻；MOS管M工作在线性区，其电阻如下：

　　通过RM和R可得到Ri的值。当Ri>Req，积分器呈正积分特性，运放的输出电压增大，VGS变大，RM变小，Ri变小。